用靜電六極桿裝置研究氣態(tài)三氯甲烷分子在外電場中的轉動態(tài)選擇

【摘要】：在分子動力學研究中,制備具有特定量子轉動態(tài)的分子體系對于認識分子超快過程具有十分重要的意義,在很多超快動力學實驗中,盡可能的選擇少數甚至單一的量子態(tài),可以更直觀地了解分子內部微觀的反應過程,而且可以降低實驗分析的難度和減少繁瑣的數據處理過程。分子轉動態(tài)選擇一般是利用非均勻靜電場裝置來進行研究的,在此研究中非均勻靜電場是通過靜電六極桿裝置實現的。靜電六極桿裝置在國內的應用還是比較少的,其主要原理是利用六個電極均等在圓周上排列,各個電極交替接上正負高壓,可以產生在軸向上具有圓柱對稱性的非均勻電場,分子在這個外場中能級會發(fā)生劈裂,即所謂的斯塔克效應,其中具有正斯塔克效應狀態(tài)的分子將在分子束軸向經受一個向軸會聚的線性作用力,而具有負斯塔克效應狀態(tài)的分子則經受一個背離軸的發(fā)散作用力。通過這種作用,再結合超聲分子束的應用,實現了對處于不同量子態(tài)的分子的轉動態(tài)選擇。 本文是利用靜電六極桿裝置結合飛秒脈沖激光對氣態(tài)三氯甲烷分子的轉動態(tài)選擇進行研究。我們實驗用的六極桿長度是50cm,圓桿半徑為3mm,裝置半徑為6 mm。通過逐步改變靜電六極桿裝置上的電壓可以改變分子的轉動態(tài)選擇。激光波長為800 nm,重復頻率為10Hz,利用飛秒激光使分子電離解離,通過飛行時間質譜我們可以探測到離子信號的強度,這樣我們可以得到離子信號強度隨六極桿電壓的變化情況,再根據實驗室已經建立的理論方法和計算程序,我們模擬出在相同條件下的分子各個轉動態(tài)的聚焦情況,與實驗結果相擬合,可以推斷出實驗中所選擇到的轉動態(tài)。 在六極桿參數確定的情況下,分子轉動態(tài)的選擇不僅與加于六極桿上的電壓有關,還與分子束的速度有直接關系,因此我們選擇了兩個不同的載氣壓強以改變分子束的速度,探測并模擬出在不同速度下分子的轉動態(tài)選擇情況,通過對比擬合的結果我們發(fā)現在不同的速度下,分子所選擇的轉動態(tài)也是不一樣的,而且分子速度越高,每個轉動態(tài)的聚焦電壓也越大。 【關鍵詞】：飛秒激光 靜電六極桿 斯塔克效應 聚焦 轉動態(tài)選擇
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：O561
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 激光發(fā)展簡史10
• 1.2 分子在激光場下的各種行為10-12
• 1.3 斯塔克效應（Stark Effect12-13
• 1.4 靜電六極桿裝置（Hexapole）原理13-19
• 1.4.1 分子束聚焦和量子態(tài)選擇13-14
• 1.4.2 靜電六極桿裝置介紹14-17
• 1.4.3 對稱陀螺分子在理想六極桿電場中動力學過程17-19
• 1.5 超聲分子束19-20
• 1.6 飛行時間質譜（TOM-MS）原理20-22
• 第二章 實驗系統22-32
• 2.1 激光系統23-24
• 2.2 真空系統24-25
• 2.3 配氣系統25
• 2.4 選態(tài)聚焦系統25-26
• 2.5 飛行時間質譜系統26-29
• 2.6 數據探測和采集系統29-32
• 第三章 三氯甲烷分子態(tài)選擇研究32-45
• 3.1 樣品介紹32-33
• 3.2 實驗具體條件和過程33
• 3.3 實驗結果與分析33-40
• 3.3.1 分子束速度為320 m/s 時CHCl3 的態(tài)選擇結果33-37
• 3.3.2 分子束速度為400 m/s 時CHCl3 的態(tài)選擇結果37-40
• 3.4 實驗對比及誤差分析40-45
• 第四章 總結和展望45-47
• 參考文獻47-52
• 致謝52

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